高灵敏度宽频带阵列式仿生矢量水听器研究

针对MEMS仿生矢量水听器灵敏度和频带相互制约,不能同时满足宽频带高灵敏度测量的问题,在单个MEMS矢量水听器的基础上,设计了由四个单元构成的2×2单片集成微敏感结构阵列,实现了水听器的高灵敏度和宽频带。通过理论分析和ANSYS仿真分析,确定阵列微结构的尺寸,采用硅微机械加工工艺完成了阵列微结构的加工,最后在水声一级计量站对封装好的水听器进行了灵敏度和指向性校准测试。测试结果表明:该阵列式仿生矢量水听器未加前置放大时灵敏度达到-189 dB,频响范围20～5 000 Hz,具有良好的"8"字型指向性。     

基于MEMS的压阻式一体化矢量水听器

随着水下探测技术的发展,为满足水听器更精准的定位和更远距离的探测要求,提出了一种基于微电子机械系统(MEMS)的压阻式一体化矢量水听器.设计了一套能够将硅纤毛与二氧化硅悬臂梁相集成的工艺方案,以期解决长期以来由于纤毛二次集成带来的一致性误差.对水听器的性能进行有限元仿真分析,通过应力仿真得出理论上能够将其灵敏度提高约1...     

集成硅纤毛的MEMS矢量水听器的压阻特性

水听器是水下探测的主要仪器,通过对其结构的研究和改进可显著提升其性能.针对现阶段矢量水听器所采用的纤毛二次集成方式所造成的一致性误差较大的问题,以硅纳米膜作为压敏单元,设计了一种新型基于微电子机械系统(MEMS)的压阻式矢量水听器.通过理论及仿真确定最优尺寸,进行一体化工艺流程的设计,将硅纤毛直接集成在二氧化硅梁上,既...     

MEMS矢量水听器阵列方位估计的对比研究

基于新型微机电系统(MEMS)仿生矢量水听器,首先利用计算机仿真对比分析了阵列空间谱估计4种相关算法(包括MUSIC算法、Capon最小方差法、空间平滑算法和MMUSIC算法)的优劣性.其次在对比分析的基础上,考虑实际操作的可行性和信号处理的准确性,选取定向精度较高,分辨能力较强的MUSIC算法处理不相干信号源,选取MMUSIC算法处理相干信号源.通过仿真验证和实验分析,结果表明,该MEMS矢量水听器阵列定向精度均在5°以内,具有较好的定向能力.     

一种自主定向磁复合三维MEMS矢量水听器

设计了一种自主定向的磁复合三维MEMS矢量水听器。该矢量水听器采用三维MEMS加速度传感器与磁传感器结构复合设计,并采用与信号处理电路紧靠方式,可减小噪声干扰及抑制信号衰减。通过磁复合三维MEMS矢量水听器解决单个矢量水听器定向精度不高问题。该矢量水听器完成了水下驻波场测试和无磁转台测试,测试结果验证了利用磁传感器补偿矢量水听器定向方法的可行性。     

一种仿侧线神经丘的MEMS矢量水听器设计

基于仿生学原理,设计了一种仿侧线神经丘的微电子机械系统(MEMS)矢量水听器。该水听器采用环形纤毛模拟鱼类侧线神经丘中的纤毛束与胶质顶,通过4个十字梁与集成在梁上的压敏电阻将声信号转换为电阻变化量,由电阻构成Wheatstone电桥将电阻变化量转换为电压信号。使用ANSYS软件对水听器结构进行了仿真,得到环形纤毛的结构参数。制作了水听器样机,通过比较校准法进行测试。测试结果表明该水听器带宽为20～1 000 Hz,灵敏度达到了-179.81 dB@1 kHz,在带宽内较单个十字梁与纤毛结构的纤毛式矢量水听器平均提高了15.55 dB,测试结果与仿真结论基本一致。     

8路光纤水听器高速时分复用系统设计

当前,光纤水听器阵列的多路复用技术已成为研究的重要课题之一,而时分复用(TDM)技术被认为是最简单有效的方案。本文详细介绍了8路光纤水听器高速时分复用系统的设计过程。分析比较了梯形式及平行式两种光路结构的优缺点,并得出最佳光路方案。选择TI公司生产的TMS320F206芯片作为系统控制核心,采用AD公司新出的采样频率达1 M的16位AD7677作为A/D转换器,设计出8路光纤水听器高速时分复用系统,测试结果表明系统通道间串扰在-30 dB左右。对水听器阵列时分复用技术的发展具有相当的参考价值和借鉴意义。     

标矢量一体化水听器的设计北大核心

MEMS仿生矢量水听器具有体积小、刚性安装和单支定位等优点,但是在单支水听器定位时,常存在双边指向性造成左右舷模糊的问题。为了解决单支矢量水听器定位的问题,设计了一种通过集成一个标量通道实现单边指向性的标矢量一体化水听器。首先,详细介绍了标矢量一体化水听器的制备过程。然后,通过ANSYS 17.0软件对标矢量敏感结构的模态进行了仿真分析,确定了标矢量敏感单元共同的可测带宽为20-1 000 Hz。经过耐压实验,该标矢量一体化水听器可经受5 MPa的静水压力。从指向性测试可以看出标量端具有较为完整的全向指向性,矢量端具有良好的8字形双边指向性,验证了本设计的可行性。通过外场实验得出,标量信息采集端与标准水听器信噪比皆在40 dB左右,证明标量信息采集端具有良好的声音接收能力。     

多晶硅微型电极阵列的研制

讨论了pn结对制作硅微电极阵列的局限性,提出了一种在沟道侧壁制作多晶硅电极阵列的设计和制作方法.实验结果表明,利用该方法研制的微电极阵列不仅克服了pn结的影响,能够为MEMS芯片器件提供所需的工作电压,而且也为一些小型化电极的设计及研制提供了新的思路和方法.     

光纤水听器阵列TDM信号处理算法研究

介绍一种用于光纤水听器阵列的时分复用（TDM）及解复用信号处理系统,该系统基于PC机,设计开发方便、使用灵活。采用Labview编写的信号处理软件可实现8单元水听器阵列的时分复用及解复用。     

基于RAP的水平线列阵时反定位研究

在分析可靠声路径的物理机理的基础上,将可靠声路径(RAP)与时间反转处理相结合,研究了基于RAP的水平线列阵时反定位问题,并在Munk声速剖面下进行了仿真分析。结果表明,利用RAP进行水平线列阵时反定位的有效性,通过适当提高阵元数量和间距可增强时反聚焦效果,在相同条件下,水平时反阵需要的阵元数量大于垂直阵。     

MEMS矢量水听器定位误差分析与测试

针对一种纤毛式微机械电子(MEMS)矢量水听器的工作原理进行分析,通过分析得出该矢量微传感器的定位误差主要来源于纤毛柱体的偏差.通过有限元仿真分析得出纤毛柱体的偏差对矢量水听器在两个方向上的灵敏度有较大影响,理论计算出在纤毛偏移下2个轴向灵敏度度误差为9.74％.对水听器结构进行轴向灵敏度测试,测出x向灵敏度为0.683 mV/g(其中g为重力加速度),y向灵敏度为0.755 mV/g,两个方向上灵敏度相对误差为9.5％,与仿真结果接近.     

室内外行人导航系统研究

采用微机电系统(MEMS)惯性传感器、MEMS磁传感器及小型全球定位系统(GPS)接收机为室内外行人导航数据源,基于Cortex-M4为内核,搭建了室内外行人导航系统硬件平台。重点研究了多传感器导航系统的结构、多源信息融合方法、多条件零速检测方法及零速修正等理论方法。并通过试验,采集实测数据进行分析、验证行人导航系统设计的性能。结果表明,在GPS信号良好情况下,定位误差在2.5m以内;无GPS信号期间,路线长度为110m时,定位误差在总路经的5%内。     

细线拖曳声纳研究进展

介绍了细线拖曳声纳的基本原理和系统组成,概括了其关键技术和结构特点。针对不同原理和类型的水听器,分别介绍了基于压电水听器、光纤水听器的细线拖曳声纳的最新研究成果。在此基础上,讨论了目前存在的主要问题和发展方向。     

单指向水听器以及双圈十元阵的实验研究

从单指向水听器的定义出发,分析其在水下波束形成中的应用,并利用单指向水听器构建了双圈十元阵这一特殊的基阵模型,以此阵为基础在消声水池进行了实验研究,验证了单指向水听器应用于水下波束形成时的有效性和实用性。从理论、仿真和实测数据处理等各方面都证实单指向性水听器及其应用于基阵波束设计的可行性和优异性能。     

F-P型同振式光纤矢量水听器相位产生载波解调算法

提出了用法布里-珀罗(F-P)型光纤加速度计构成同振式矢量水听器的方案,并进行了结构设计.通过对水听器光学输出解调算法的理论分析,采取双探头接收光强差值的倒数输出设计,从而实现了针对法F-P型多光束干涉的相位产生载波(PGC)解调方案.推导了F-P型光纤加速度计的加速度相移灵敏度的表达式,用计算机仿真了F-P干涉的PG...